본문내용
1. 작품 개요
1.1. 제작 목적
운전자의 개입 없이 주변 환경을 인식하고 주행 상황을 판단하여 차량을 제어하는 버스는 스스로 주행함으로써 운전자의 피로와 교통사고를 줄일 수 있다. 또한 교통 효율성을 높이고 운전을 대신해줌으로 인해 편의를 증대시킬 수 있는 미래 개인 교통수단이 될 것으로 기대된다.
1.2. 사용 기술
본 작품에서는 OpenCV를 이용한 영상처리를 통해 차선을 인식하며, 초음파 센서를 이용하여 전방 장애물을 탐지하고 있다. 또한 파이캠을 이용한 실시간 스트리밍 기능과 전체적인 모터 구동 및 컨트롤을 담당하고 있다.
구체적으로는 다음과 같은 기술들이 사용되고 있다.
1. OpenCV를 이용한 영상처리를 통한 차선 인식
2. 초음파 센서를 이용한 전방 장애물 탐지
3. 파이캠을 이용한 실시간 스트리밍
4. 전체적인 모터 구동 및 컨트롤
이를 통해 자율주행 버스의 핵심 기능인 차선 인식, 전방 장애물 탐지, 실시간 영상 제공 등을 구현하고 있다.
1.3. 개발 배경
장시간 운전하는 버스기사의 졸음 운전 예방, 버스기사폭행 등 각종 범죄 예방, 졸음운전 & 음주운전으로 인한 사고 방지, 인건비 감소 등으로 인한 비용 절감 효과 증대를 위해 자율주행버스를 개발하게 되었다.
1.4. 작품의 특징
작품의 특징은 다음과 같다.
첫째, 사람보다 빠른 순간 상황 대처 능력을 가지고 있다. 자율주행 버스는 센서를 통해 주변 환경을 실시간으로 인식하고 판단할 수 있기 때문에 매우 빠른 반응 속도로 상황에 대처할 수 있다. 특히 갑작스러운 장애물 출현이나 긴급 상황에 신속하게 대응할 수 있어 안전성이 높다.
둘째, 컴퓨터가 제어하기 때문에 교통법을 어기지 않는다. 운전자에 의한 교통법 위반으로 인한 사고를 예방할 수 있다. 자율주행 버스는 주행 중 언제나 관련 법규를 준수하며 운전하므로 안전운전이 보장된다.
셋째, 센서를 이용하여 안정성을 확대하고 있다. 초음파 센서, RFID 등의 센서 기술을 활용하여 전방 장애물 감지, 정류장 확인 등 안전성을 높이고 있다. 이를 통해 돌발 상황에 효과적으로 대응할 수 있다.
넷째, OpenCV를 이용한 영상처리로 도로 주변 상황에 대한 인식 정확도를 높였다. 차선 인식, 보행자 감지 등의 기술을 통해 주행 중 발생할 수 있는 다양한 상황을 정확히 파악할 수 있다.
이처럼 자율주행 버스는 신속한 대응력, 교통법 준수, 다양한 센서 활용, 영상처리 기술 등의 특징을 지니고 있어 안전하고 효율적인 자율주행이 가능하다.
1.5. 작품구성도
작품구성도는 스마트 버스의 전체적인 구조와 각 구성요소의 역할을 나타낸 것이다. 스마트 버스는 라즈베리파이 3 B+를 기반으로 하여, DC 모터, 초음파 센서, RFID 모듈, 카메라 모듈 등 다양한 센서와 부품들을 통합하여 자율주행 기능을 구현하고 있다.
구체적으로, 초음파 센서를 통해 전방의 장애물을 감지하고 이에 따라 모터를 제어하여 자율주행을 가능하게 한다. RFID 모듈은 버스정류장을 인식하여 자동으로 정차하게 하며, 카메라 모듈은 실시간 영상 스트리밍 기능을 제공한다. 이렇게 다양한 센서와 모듈이 라즈베리파이에 연결되어 상호 작용하며, 운전자의 개입 없이도 자율적으로 주행할 수 있도록 구현되었다.
이를 통해 운전자의 피로도 감소, 교통사고 예방, 편의성 향상 등의 효과를 기대할 수 있다. 또한 실시간 영상 스트리밍과 RFID 연동을 통해 버스 운행 관련 데이터를 수집하고 관리할 수 있을 것으로 보인다.
2. 현황 분석
2.1. 자율주행차 현황
대기업들이 자율주행 기술에 대한 개발 확대를 발표하며, 기술개발 의지를 불태우고 있다. 이에 따라 국내 최초로 대형트럭 고속도로 자율주행을 현대자동차가 성공시키는 등 많은 성과를 내고 있다. 또한 대학에서도 활발히 자율주행에 대한 연구가 진행 중이다. 지난해 대구에서 열린 2018 대학생 자율주행 경진대회에 총 19팀이 참여해 카이스트가 우승을 차지하였다. 이처럼 많은 참여 대학에서 볼 수 있듯이 활발한 기술개발 연구가 이루어지고 있다. 또한 정부에서도 자율주행 기술을 지원하기 위해 여러 가지 방안을 모색하고 있다."
2.2. 회사별 자율주행차 기술개발 현황
ICT기업의 자율주행차 기술개발 현황은 다음과 같다.
구글은 2021년까지 완전자율주행 목표로 현재 최장 시범거리 운행을 하고 있으며, 모빌아이는 자율주행용 고화질 실시간 지도를 개발하고 있다. 엔디비아는 인공지능 자율주행 컴퓨터드라이브 PX2를 탑재한 "사비어" 자율주행 SUV를 2020년 출시할 예정이다. 테슬라는 기존에 채택했던 엔비디아 자율주행 컴퓨터보다 7배 더 뛰어난 성능의 FSD(Full Self Driving) 컴퓨터를 채택하고 있다.
완성차기업의 자율주행차 기술개발 현황은 다음과 같다.
현대자동차는 구글, 시스코와 협력하여 커넥티드카를 개발하고 2030년까지 완전자율주행차 양산을 계획하고 있다. 아우디는 엔디비아와 협력하여 자율주행차 Q7을 공개하였고, 폭스바겐은 2021년 자율주행 무인차를 출시할 예정이며 퀄컴과 협력하여 5G 연동 V2X 기술을 도입하고 있다. 벤츠는 2020년 자율주행차를 출시할 예정이며 자율주행 네트워크를 운영하여 우버를 통한 차량공유 서비스를 제공할 것이다. 테슬라는 오토파일럿, 완전자율주행 기능을 제공하고 있다.
2.3. 국내 자율주행차량 개발 현황
국내 자율주행차량 개발 현황은 다음과 같다.
국내 자율주행차량 개발에는 삼성, 현대, SKT가 협력 중이다. 현대자동차에서는 1차적인 시험차량과 인터페이스를 맡고 삼성전자는 자율주행용 반도체와 카메라 센서 및 통신장비를 담당하고 있으며, SKT에서는 관제센터에 필요한 통신과 ITC 서비스와 같은 기술을 집약하고 있다.
이처럼 국내에서도 주요 기업들이 협력하여 자율주행차량 개발에 힘쓰고 있다. 삼성전자가 자율주행 반도체와 센서 등 핵심 부품을 개발하고 현대자동차가 이를 차량에 탑재하는 등 역할을 나눠 맡고 있다. 또한 SKT에서는 자율주행차량의 관제와 통신 기술을 담당하며, 이들 기업 간 협력을 통해 자율주행차 개발이 이루어지고 있다.
2.4. 기업별, 국가별 협력 및 동맹 현황
기업별, 국가별 협력 및 동맹 현황은 다음과 같다.
ICT기업과 완성차기업 간의 협력과 동맹이 활발하게 이루어지고 있다. 구글은 어웨이브, 모빌아이와 협력하여 커넥티드카와 자율주행 기술을 개발하고 있으며, 엔비디아는 아우디와 협력하여 자율주행차 개발을 진행 중이다. 또한 폭스바겐은 퀄컴과, 벤츠는 우버와 협력하고 있다.
국가 간에도 자율주행차 기술 개발을 위한 협력이 이루어지고 있다. 중국은 2020년까지 자율주행차 상용화를 목표로 하면서 미국, 일본, 유럽 등 여러 국가와 기술협력을 진행 중이다. 특히 중국 바이두는 BMW, 다임러 등 독일 업체들과 협력하고 있다. 이처럼 다양한 분야의 기업과 국가 간 전략적 제휴가 이루어지고 있어, 향후 자율주행차 기술 개발과 상용화가 더욱 가속화될 것으로 전망된다.
2.5. 독일 완성차 제조 3개사의 최신 자율 주행 시스템 개발 현황
독일 완성차 제조 3개사(BMW/AUDI./Daimler)의 최신 자율 주행 시스템 개발 현황이다.
BMW 사가 주력하는 기술력은 고차원 지도(HD MAP),센서, 클라우드, 인공지능(AI)에 초점을 맞추고 있다. 2018년 6월, Tier1 자동차 부품 기업인 컨티넨탈(Continental)과 공동으로 고속도로(A9,Autobahn)상에서 실엄 주행 실시하였다. 인텔(intel)사, 모빌아이(Mobileye)의 자율 플랫폼을 기반으로 하는 레벨 3급의 iNext는 2025년 사용화를 목표로 개발 중이며, 모빌아이사의 센서인 LiDAR을 BMW 7 시리즈에도 적용하여 뭔헨 시내 일반도로와 근교 고속도로에서 주행 시험중이다. 뮌휀북부에 위치한 IBM 왓슨에 IoT 연구부를 설치하여, 차량과 사물인터넷(V2X), 차량과 차량(V2V), 차량과 인프라(V2I) 부분에서 긴밀한 협업체계를 구축하고 있다.
AUDI는 자율주행을 파일럿 드라이빙(Piloted Driving)이라고 부르며, 센서, 카메라, 레이저 스캐너, 고도의 컴퓨팅을 종합하는 새로운 시스템으로 개발하고 있다. 2017년 하반기, 신형 A8시리즈에 인공지능(AI) 기술을 점목시켜 자율주행 레벨 3 제품을 세계 최초 출시하였다. 클라우드 베이스의 소프트웨어 개발 기업인 Pivotal Software와 전략적 파트너쉽을 체결하여, 네트워크로 연결된 사용자와 자동차에 새로운 디지털 솔루션을 제공하는 것을 목표로 하고 있다.
Daimler 사는 차세대 자동차 개발의 방향성으로 CASE (C: Connectivity(접속성))...
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